VR技術在高職教育中的實訓應用

【摘要】隨著科學技術在社會各大領域的普及與應用，VR技術也因此被廣泛應用進高職教育的實訓中，不但改變以往傳統的教學模式，而且提高了高職教育實訓成果，繼而拓寬高職教育在社會的發展前景?；诖?，本文立足于研究VR技術應用于高職實訓教學中，分析了VR技術的優點、發展趨勢以及不足之處，并對其提供了相關建議，以便相關人士參考。

【關鍵詞】VR技術? 高職教育? 教學? 實訓應用

【中圖分類號】G712;G434 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）30-0089-02

一、VR技術的概念知識

VR技術（Virtual Reality，簡稱VR），又稱為虛擬現實技術，是通過計算機構建各種虛擬模塊，借用多種專用輸入輸出儀器，通過視覺、聽覺、觸覺、味覺以及嗅覺等作用，使體驗者產生和現實中一樣的感覺。

VR技術的特點如下：一是對模擬環境內物體可操作、可得到自然反饋，使用者進入虛擬空間，與環境產生相互作用，對物體有動作，物體的位置和狀態也應改變;二是擁有多種感知方式，比如視覺、聽覺、觸覺、味覺、嗅覺等;三是感受到自己在VR環境中，當使用者感知到虛擬世界時，五種感覺包括運動感知等，便會產生思維共鳴，造成心理沉浸，感覺進入到了真實世界。VR設備在實訓教學中改變了過去高職教學在沒有專業設備的情況下，只能用傳統的教學方式，有效地擴展了教學的認知手段和領域。

二、VR技術在高職教育中的意義

（一）有利于幫助學生對知識重點與難點的理解。對于知識對傳授，不同層次對學生在理解上有偏差，在VR課件上可以做到對實操的偏差控制，在學生操作不當情況下有多種選項，提示學生在實操過程應注意要點和難點，通過虛擬現實場景中的練習，可以讓學生更加進一步理解知識的關聯系性，多種學科知識融匯貫通就得到了良好的運用。

（二）提高學生學習探索新知識領域的動力。VR技術的虛擬現實的場景能帶給體驗者多種感官上的刺激，獲得的知識量比在教室里獲得的更加有針對性，知識點的掌握程度也優于傳統教學效果。心理實驗證明，人類獲取信息大部分來自視覺和聽覺，持久記憶也是依靠個人視覺神經和聽覺神經。高職院校對學生本身基礎較差，對接受新知識沒有信心[1]，有慣性的畏難情緒，無法給自己提升學習動力。因此，高職實訓教學中引入VR技術應用在課件設計和課堂教學，以提高高職學生的探索新知識對動力，進而提高教學質量[1]。

（三）可以提供多種多樣的教學手段。在傳統教學中，有些知識無法靠簡單的語言描繪和圖形、圖像無法描述清楚，而VR技術具有動畫虛擬現實的能力，能夠將抽象概念原理在實操過程完美表現出來，甚至可以徹底打破時間[1]、空間的束縛，大至天體宇宙，小至微米、納米，追溯億萬年的演化進程，都能一一呈現，通過豐富教學手段和方式，提升學生掌握知識概念原理的能力。

三、VR技術在高職教學中的優勢作用

采用VR技術實訓中所用到的設備和道具是通過3D建模設計出來[1]，在實訓前讓學生了解這些設備和道具是如何構建出來的，學生可以通過調整不同對參數，實現對虛擬場景中設備和道具對控制，在不同參數下創建一個虛擬對場景，來實現對操作的反復練習?？萍嫉陌l展在不斷更新迭代，VR設備可以做到與時俱進，讓學生可以在課堂學到最新的應用技術，在面對未來擇業會更加從容不迫。

（一）運行成本低、投資少。VR設備比起真實場景對設備儀器價格并不高，現實對設備儀器也會隨著時間對老化過時，跟不上時代的步伐。引入VR設備部分應用于高職院校的相關設備以及技術前沿設備不需要購買，只需定制好模型，在未來有新的功能的時候只要增加相應的模塊就可以了，這些VR設備無論在購買還是維修之上所花費的費用是遠遠小于真實設備投入費用。

（二）技術拓展靈活性強。傳統高職院校是實訓室都不會24小時開放或者是無限次的使用，這不僅僅是因為設備需要保養維護，還有就是課時的安排學生真正實際操作的時間是有限的。但將VR課件植入VR設備中，學生可以隨時安排自己的實訓時間不受場地的限制，對于實訓操作過程中的重點難點問題可以有針對性去解決，多次循環操作，大大加強學生知識掌握程度，留有大量的時間把學到的知識融匯貫通。

（三）能源消耗低。高職院校實訓室在實際的使用過程中能源是相對較高的，甚至部分配置了高精密設備專業的實訓基地，實訓課程所需要消耗的能源更是令人望而卻步。VR虛擬現實技術所消耗的能源是比起真實的機電設備要小得多，也節能環保。全部使用的VR設備所消耗的能源甚至遠遠低于一臺大型機電設備所消耗的能源。

四、VR技術在高職教學中的應用

（一）VR技術在綜合布線技術中的應用。綜合布線技術在實訓操作過程中最難理解的是光纖熔接，在老師講授光纖熔接技術時，因熔接機設備昂貴不可能人手一臺，加上光纖細小繁多，老師在講解過程中不能照顧到每個學生是否理解熔纖的流程，更不能有效指導學生在熔纖過程中應注意的事項。采用VR技術系統，可以把整個熔接過程虛擬化，并且把容易混淆的步驟，會導致什么后果展現出來，讓學生先在仿真的系統中體驗光纖熔接過程[2]，為后期在真實環境中光纖熔接打下良好基礎。

（二）VR技術在機電一體化教學中的應用。在傳統的教學中機電專業的學生實訓要下到工廠車間，老師通過現場拆解發動機給學生講解原理知識，由于設備結構復雜拆解流程繁瑣，以及現場安全存在隱患，學生對知識點的掌握有點困難。引入VR設備將拆解發動機的課件植入其中，這樣老師可以在安全的環境下，帶領學生在360°沉浸式環境中拆解發動機，課程中重點、難點可以反復給學生演練，這樣在增加趣味性的同時提高了教學的質量。

（三）VR技術在旅游培訓教學的應用。旅游VR實訓教學系統是針對沒有條件實地去景區的學生而設計的虛擬現實教學演示系統。將旅游景點的建筑特點、人文風情、風光險峻的真實環境，以超級高仿真的形式展現在學生面前，使學生不走出校園就可以在虛擬景點中理解旅游文化。VR系統不僅提供了對景點背景介紹、歷史文化的知識還以互動的方式提供多種多樣的教學形式[3]，還讓學生對景點豐富民俗文化、特色風情有更加深刻的理解。

五、VR技術在教學應用之中的不足之處

（一）VR設備不適合長時間佩戴。VR設備視覺交互基本是放大鏡原理，通過放大鏡把放大的虛像放到用戶的整個視角內，在顯示屏上有兩個圖像，左右兩個圖像是有差別的，同樣是模擬現實人的雙眼，從而產生立體縱深感。顯示屏距離眼球很近，當下屏幕制造水平刷效率和分辨率都很低，要想達到與現實場景看到的圖像，刷新率要達到120Hz/秒，分辨率要到8K。鑒于VR設備與現實場景畫面嚴重脫節，腦垂體長時間接收到凌亂的信號會有排斥反應，人所表現出極度的不適、眩暈和嘔吐現象。

（二）老師與學生交互性不強。在使用VR設備實訓操作當中學生佩戴VR設備之后，老師從外部只能看見學生的肢體動作無法了解學生操作是否規范，不能在旁給予正確指導。知識的傳授除了靠語言外，在很大程度上還要進行面對面的眼神交流?，F在的VR設備還無法做到學生遇到問題及時與老師反饋，事后的反饋也只能起到亡羊補牢的作用。

（三）軟件開發標準不一致。VR的產業發展催生出了許多相關硬件與軟件的生產制造商，但各個廠家為了維護自己利益，軟件和硬件只能和關聯的企業產品相互兼容。VR場景建模需要耗費大量的人力和物力的，特別是高仿真模塊是企業致勝法寶。每個商家都有自己獨立的軟件標準，對應用軟件開發者要應對不同標準，加之對軟件功能的增加版本的迭代，對開發者來說是非常困難的。

六、VR技術在高職教育中的應用建議

（一）拓展教學資源，整合教學內容。VR技術是跨多種專業融合的產業，特別是以虛擬技術專業為領頭的高水平專業群，更加要注重各個專業對VR專業的支撐作用，建立健全VR教學資源內容，形成豐富VR教學資源庫，把VR技術高水平專業群引領到新的一個高度。

（二）虛擬課件及時更新。因特爾創始人之一戈登·摩爾提出的摩爾定律：當價格不變時，IC上可容納的晶體管數目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。這個定律也適用于VR設備上，教學資源和教學經費是有限的，科學技術隨著時間推移也在不斷更新，VR技術可以及時緊跟當下的先進技術，融入到教學課件中去，確保老師教的都是新的，學生學的都是用的。

（三）遠程教育。VR技術配合現在日益成熟的5G網絡，利用其高帶寬低延時的特性，可以實現高端裝備、醫療、軍工等專業在異地多人協同場景下的培訓和訓練。在2019年4月北京舉辦的中國慕課大會上，南京航空大學田威教授給大家呈現了一場跨越四千公里的“異地協同虛擬裝配實驗”就是最好詮釋。

七、結束語

在教育部倡導下職業教育進入到提質培優高質量發展的新階段，VR技術設備引入實驗實訓教學中將成為一種趨勢，虛擬現實技術作為在高職院校職業教育方面會越來越得到重視，以傳統專業內容結合VR技術手段，可以不斷革新教學方法，打破學科型課程教學以知識灌輸、學生被動接受、實踐與理論脫節的實施方式，不但改變以往傳統的教學模式，而且提高了高職教育實訓成果，繼而拓寬高職教育在社會的發展前景，為職業教育注入新的活力。

參考文獻：

[1]曾凌峰.VR技術在高職教學中的應用[J].計算機光盤軟件與應用， 2011（6）：192-192

[2]賈鳳利.VR技術在綜合布線技術實訓教學中的應用[J].數碼世界，2019（3）：206

作者簡介：

伍毅（1971年-），男，湖南湘潭人，高級工程師，本科學歷，研究方向為信息化工程。